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1、第10卷第5期制冷与空调2010年10月REFRIGERATIONANDAIRCONDITIONING5254岩土热响应测试仪的开发与应用李永王智超李效禹张自强金喆(中国建筑科学研究院)摘要开发一套岩土热响应测试仪,介绍其原理与组成,以及配套开发的控制软件、数据采集软件、数据处理软件的功能和使用方法。使用所开发的仪器进行现场实测,测试结果表明,该设备及配套软件完全达到预期性能指标,能够在今后对外开展岩土热响应试验的工作。关键词热响应试验;岩土热物性;地源热泵;现场测试Developmentandapplicati
2、onofrocksoilthermalresponsetesterLiYongWangZhichaoLiXiaoyuZhangZiqiangJinZhe(ChinaAcademyofBuildingResearch)ABSTRACTDevelopesarocksoilthermalresponsetester,anddescribesthetheoryandcomposition,thefunctionandusemethodofcontrolsoftware,dataacquisitionsoftware,data
3、processingsoftware.Usingthedevelopedtester,carriesoutfieldtest.Thetestresultshowsthattesterandsupportedsoftwarecompletelyachievethedesiredperformanceandcanbeusedforrocksoilthermalresponsetestwork.KEYWORDSthermalresponsetest;thermalpropertiesoftherocksoil;groundsour
4、ceheatpump;fieldtest[3]地源热泵技术是一项高效节能、有利于环境的方法。笔者根据规范要求研制的岩土热响应[1]保护和可持续发展的空调冷热源技术。地下岩测试仪,以及相关的数据采集和数据处理软件的土热物性参数是设计地源热泵系统地埋管换热器功能,并应用该测试仪进行现场测试,对测试数据的基础数据。目前,国内许多单位在实际的地源进行分析。热泵系统设计中,简单地按照每延米换热量进行1测试仪原理与功能地埋管换热器的设计。随着对地源热泵系统研究图1所示为测试仪原理图。该测试仪主要由及应用的不断深入,此方法的弊端逐渐显露出
5、来,因电加热器、循环水泵、温度传感器、压力传感器、电为无法确定机组在峰值负荷下的运行参数,也就不能选取合适的机组来匹配地埋管换热器系统,无法判断地下吸、放热的不平衡对系统造成的影响,这样不但给地源热泵系统的长期稳定运行埋下了很多隐患,而且增加了系统的初投资。Kavanaugh的研究表明,当地下岩土体的导热系数有10%的偏差时,[2]设计的地埋管换热器长度偏差为4.5%~5.8%。所以准确测试岩土热物性参数已成为地埋管换热器设计的关键问题。GB503662005(2009年版)地源热泵系统工程技术规范!提出了一套进行岩土热响应试验
6、图1岩土热响应测试仪原理图收稿日期:20100324通信作者:李永,Email:liyong@ncsa.cn第5期李永等:岩土热响应测试仪的开发与应用∀53∀磁流量计、电量变送器和电压控制模块以及数据采集和控制系统组成。使用时,测试仪中的管路与地埋管换热器的地下回路连接,循环水泵驱动载热流体在回路中循环流动,载热流体经过加热器加热后流经地下回路,并与地下岩土进行换热,连续测试并记录地埋管换热器出入口流体温度、流量等数据。图2所示为所开发的岩土热响应测试仪的外观图。该装图3相关参数输入界面置主要部件的参数如表1所示。图
7、4数据采集与控制界面2岩土热物性计算方法岩土热响应试验要确定的参数包括岩土体初始平均温度、地埋管换热器周围岩土体导热系数及钻[3]孔内热阻。GB503662005要求在测试完毕后,图2岩土热响应测试仪外观图应将测试孔至少放置48h以上,使测试孔内温度逐表1岩土热响应测试仪主要零部件及技术参数渐恢复至与周围岩土体温度一致。在热响应试验开名称技术参数始时,首先启动循环水泵,进行1h的零加热功率试离心式循环水泵流量:2.5m3/h;扬程:15m;功率:0.37kW验,最后一个时刻所采集的地埋管换热器进、出水温电加热器1
8、2kW电量变送器380V,3相,精度0.2级度的平均值为岩土体初始平均温度。之后,系统将电磁流量计DN15涡轮,0.6~6m3/h,4~20mA输出,精度0.5%自动按设定的加热功率进行加热,并按设定时间间压力传感器0~200kPa,4~20mA输
